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最佳答案生命的起源 1、第四个阶段,有机多分子体系演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的,是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前,人们还不能在实验室里验证......

生命的起源

1、第四个阶段,有机多分子体系演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的,是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前,人们还不能在实验室里验证这一过程。(生命的起源)。

2、在西方,亚里士多德(公元前384~公元前322年)就是一个自然发生论者。有的人还通过“实验”证明,将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中,静置于暗处,21天后就会产生老鼠,并且让他惊讶的是,这种“自然”发生的老鼠竟和常见的老鼠完全相同。(生命的起源)。

3、这一假说提倡“一切生命来自宇宙”的观点,认为地球上最初的生命来自宇宙间的其他星球,即“地上生命,天外飞来”。这一假说认为,宇宙太空中的“生命胚种”可以随着陨石或其他途径跌落在地球表面,即成为最初的生命起点。

4、    而保持抵达地球的宇宙射线“既不多,也不缺”这个条件的,则是宇宙磁场。

5、这是因为原始的海洋中含有丰富的有机物。所谓有机物,指的是含有氨基酸、糖类、核酸碱基等含碳元素的化合物。

6、2021年2月18日,NASA的一架航天器将穿过火星大气,点燃反推进火箭,在火星表面着陆,释放名为“毅力号”的六轮巡视器。如果一切按计划进行,这项任务将在杰泽罗陨击坑(JezeroCrater)着陆,这是位于火星赤道附近的一个45公里宽的裂口,可能曾是一个液态水湖泊。

7、今天,科学家们已经有了对细胞膜形成的推导。地球上第一个生命形式的诞生过程,就在今晚播出的《被点亮的星球》第4集中揭晓。所有生命的共同祖先——细胞“LUCA”等着你去拜见它!

8、科学家认为:在地球诞生初期,陨石轰炸地球,给地球带来的丰富的水资源。水蒸汽与矿物质和气体产生了化学反应形成了氨基酸和蛋白质,然后蛋白质与其他化学物质结合形成了单细胞细菌,这就是地球上最初的生命。我们知道地球上生物是碳基生物,因此都是以蛋白质构成的。

9、    尽管我们银河系的磁场是如此微弱,但它仍能对被称为宇宙射线的带电粒子的运动产生影响,弯曲它们的轨迹,甚至可以把它们束缚在银河系中达数百万年。如果没有这个磁场,宇宙射线在形成后不久就会飞出银河系,抵达不了我们地球。

10、虽然电影和故事只是一种虚构和畅想。但不可否认,生命的起源和早期进化一直是现代科学中最受关注的大问题之一。想要了解生命的起源,必须找到许多问题的答案,从生命起源的天体物理和行星背景,到前生命化学越来越复杂的发展,到第一批细胞的组装,再到达尔文进化论中的进化以及后来越来越复杂的生命形式的出现。

11、  自然发生说又称“自生论”或“无生源论”,认为生物可以随时由非生物产生,或者由另一些截然不同的物体产生。如中国古代所谓“肉腐出虫,鱼枯生蠹”、亚里士多德说的“……有些鱼由淤泥及砂砾发育而成”。中世纪有人认为树叶落入水中变成鱼,落在地上则变成鸟等。

12、  自然发生说是19世纪前广泛流行的理论,这种学说认为,生命是从无生命物质自然发生的。如,我国古代认为的“腐草化为萤”(即萤火虫是从腐草堆中产生的),腐肉生蛆等。在西方,亚里士多德(公元前384~公元前322年)就是一个自然发生论者。有的人还通过“实验”证明,将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中,静置于暗处,21天后就会产生老鼠,并且让他惊讶的是,这种“自然”发生的老鼠竟和常见的老鼠完全相同。

13、20世纪七八十年代,科学家在不见天日的深海海底,发现了充满生命的“黑烟囱”生态系统。这里富含矿物质的流体与炽热的火山地壳相互作用,形成喷口。这些喷口喷出的热流接触冰冷的海水时,会产生矿物沉淀,就好像冒着黑烟的大烟囱。在化学能的推动下,生命在这种不见阳光、远离地球表面的地方蓬勃发展。

14、很显然,米勒模拟实验支持了生命物质可由非生命物质转化而来的可能。尽管原料的不同和环境模拟的差异会产生不同的产物,但无论怎样,生命起源的过程总体上可以分为三个阶段:

15、1999年,Roger Summons和团队在西澳大利亚25亿年前的黑色页岩中发现了藿烷分子变体。这里的岩石几乎没有受到过热量的改变,也没有受到地表生物或者地下水的污染,因此有可能让古老的生物分子保留下来。这些被称为2-甲基藿烷(2-Methyhopanoid)的分子只在光合蓝藻中被发现,而蓝藻是古地球上最主要的氧气制造者。

16、生命起源的化学进化论在1953年首先得到了一位美国学者米勒的证实,米勒描述的生命起源的事件应该是什么样子的呢?那就是在早期,地球上因为它含有大量的还原性的原始大气圈,比如说甲烷、氨气、水、氢气,还有原始的海洋。

17、阿波罗17号在绕月轨道上拍摄的地升景象。地球是宇宙中目前唯一已知存在生命的天体。NASA

18、下面我就此题来简述一下:地球上现阶段所有生存的生命体和各类物种,都是从最为原始的单细胞微生物不断演化而来的,是在浩瀚海洋中衍生的单细胞群体开始并作为繁衍的起点,自然界哪里有稳定液态水体的自然形成,哪里就会有单细胞群体的持续诞生与进化生存之自然现象。由海洋单细胞微生物演化成为多细胞生物体的生理变化过程,是一种十分错综复杂的生态演变过程,也是一项庞大的生命科学研究工程,不可能以一人所穷尽。

19、 Milshteyn,D.,Damer,B.Havig,J.&Deamer,D.Life8,11(2018).

20、光有原料、水是不够的,你还需要能量。什么叫能量?就是你只把芹菜、番茄和胡椒粉放进锅里,是做不出任何菜的,关键你需要加热!

21、 代表论文:Self-SplicingRNA:AutoexcisionandAutocuclizationoftheRibosomalRNAInterveningSequenceofTetrahymena

22、第二个区别是能繁殖后代。任何有生命的个体,不管他们的繁殖形式有如何的不同,他们都具有繁殖新个体的本领。

23、间歇性干燥还能帮助这些构成单元组装成更复杂、类似生命的结构。

24、生物发生的第一步,首先需要大量“零件”,这是最容易理解的一步。这些零件包括氨基酸、脂类、糖等等分子。Miller设计了一个简洁的仪器来模拟早期地球环境。沸水代表着冥古宙的海洋,简单的气体混合物模拟着地球原始的大气,电火花则模拟了闪电。在这种条件下,仅仅几天后,密封仪器中无色的水就变了颜色,其中开始含有许多复杂的有机分子混合物。原本透明的玻璃变得污迹斑斑,沾满了粘稠的黑色有机污泥。

25、20世纪60年代,FrancisCrick提出了一种可能的猜想,其中的关键就是RNA。在生命早期,RNA可能同时作为信息的载体和催化剂。这样的猜想不无道理,RNA与DNA很相似,它们同样可以承载遗传信息,但结构比DNA更简单,似乎带着更多“原始”的影子。

26、前面提到的澳大利亚默奇森陨石,研究人员发现了有机化合物,其中包含了氨基酸。这个发现表明,星际物质可以从一颗行星传播到另一颗行星,可以通过某些机遇播撒到其他地方,包括地球。

27、随着几亿年时间的流逝这些单细胞细菌进化成了复杂的多细胞生物,由低级进化到高级的过程。之后地球上便有了许许多多的生物。

28、着陆点的选择也反映出想法上的转变:几个分子是如何通过一系列化学反应成为了最初的生物细胞?虽然很多科学家一直推测这些先驱细胞来自海洋,但最新研究显示,生命的关键分子和关键过程只可能出现在杰泽罗陨击坑这样的地方——由水流汇聚形成的一个相对较浅的水体。

29、配合现今生物学的发现,发现了遗传基因DNA是进化的,证实了类中性进化论的真实性。

30、(d)演绎出蛋白质与核酸互为因果的反馈体系,并通过自然选择,筛选出对细胞内同步发生的生化反应进行管控的体系与规则,并最终建立起了生命的传递机制——遗传。

31、现代科学研究表明,在已发现的星球上,自然状况下是没有保存生命的条件的,因为没有氧气,温度接近绝对零度,又充满具有强大杀伤力的紫外线、X射线和宇宙射线等,因此任何“生命胚体”是不可能保存的。这个假说实际上把生命起源的问题推到了无边无际的宇宙中去了,同时这个假说对于“宇宙中的生命又是怎样起源”的问题,仍是无法解释的。

32、从古至今,有很多说法来解释生命起源的问题。如西方的创世说,中国的盘古开天地说等。但直到十九世纪,伴随着达尔文《物种起源》一书的问世,生物科学发生了前所未有的大变革,同时也为人类揭示生命起源这一千古之谜带来了一丝曙光,这就是现代的化学进化论。

33、在地球上的人们为“毅力号”欢呼雀跃之时,JohnSutherland将在一旁冷静观察。Sutherland是英国MRC分子生物学实验室的一名生物化学家,也是游说NASA造访杰泽罗陨击坑的科学家之杰泽罗陨击坑符合他对生命起源的设想——无论是火星还是地球。

34、还有一些轻盈的爬行动物,为了躲避肉食动物的爪牙,躲到树顶上面,之后也一直在高出洗洗,不轻易落到地面上。

35、但是最近,华盛顿大学的一些科学家通过实验发现,某种特定的氨基酸,可以让细胞膜保持稳定。

36、 Wołos,A.etal.Science369,eaaw1955(2020).

37、本文由施普林格·自然上海办公室负责翻译。中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。欢迎转发至朋友圈,如需转载,请邮件China@nature.com。未经授权的翻译是侵权行为,版权方将保留追究法律责任的权利。

38、现代科学研究表明,在已发现的星球上,自然状况下是没有保存生命的条件的,因为没有氧气,温度接近绝对零度,又充满具有强大杀伤力的紫外线、X射线和宇宙射线等,因此任何“生命胚体”是不可能保存的。这个假说实际上把生命起源的问题推到了无边无际的宇宙中去了,同时这个假说对于“宇宙中的生命又是怎样起源”的问题,仍是无法解释的。

39、 藿烷类化合物在稳定细胞膜方面具有重要作用。|图片来源:Wikicommons

40、同时我们知道地球的形成年龄大约在46亿年前,有这两个数据我们就可以看到生命起源的年龄,大致可以界定在46亿年到35亿年之间.

41、奥巴林等人认为,团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象。例如,团聚体具有类似于膜那样的边界,其内部的化学特征显著地区别于外部的溶液环境。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物,还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应,反应的产物也能从团聚体中释放出去。

42、 Bonfio,C.etal.NatureChem.9,1229–1234(2017).

43、动物形成的基本框架是:海洋中衍生的单细胞群体→单细胞聚集同体共生形成的多细胞初级生物体→海洋中的原生物→动态环境生存的原生物→异养生存功能的完善与发展→浮游微型动物→各类型初级动物→原索动物→脊椎类动物→岸边生存的各种鱼类动物→海岸线岸边与陆地生存的两栖类→昆虫类动物→爬行类动物→哺乳类动物。

44、 doNascimentoVieira,A.,Kleinermanns,K.,Martin,W.F.&Preiner,M.FEBSLett.594,2717–2733(2020).

45、火星的关注度最高,因为有清晰的证据表明,火星表面曾有液态水。NASA“毅力号”火星车的着陆点是杰泽罗陨击坑,这么选择的一部分原因那里曾是一个湖泊,可能发生过Sutherland研究的化学过程。2018年,在Catling牵头的向NASA的汇报中,Sutherland帮助撰写了文稿,概括了前生命化学的研究结果,并对“毅力号”的探索位置给出了建议。“我们向他们介绍了前生命化学,并指出杰泽罗陨击坑是这种化学最有可能发生的位置,而他们最后也确实选择了这里。”Sutherland说。

46、20世纪60年代以后,射电天文学技术的应用使科学家在宇宙空间尤其是大的星云内部及其附近发现了大量有机分子,引发了人们对宇宙生命学说的重新思考。1980年前后,英国天文学家霍伊尔等提出了新宇宙生命说的观点。他在《智慧的宇宙》一书中提出,宇宙空间不仅存在生命胚种,而且地球生命可能与宇宙智慧生物有关,进一步强调地外生物在地球生命形成中的作用。

47、化学起源说是被很多学者接受的生命起源假说。这一假说认为,地球上的生命是在地球温度逐步下降以后,在极其漫长的时间内,由非生命物质经过极其复杂的化学过程,一步一步地演变而成的。

48、 代表科学家:ThomasCech etal. 

49、每一种生物都有自己特有的生活环境,特定的结构和功能总是适合于在这种环境条件下的生存和延续。例如,鱼腮的结构适合鱼在水中呼吸,陆地脊椎动物的肺结构则适应陆地呼吸作用。适应是生命特有的现象。

50、这一假说提倡“一切生命来自宇宙”的观点,认为地球上最初的生命来自宇宙间的其他星球,即“地上生命,天外飞来”。这一假说认为,宇宙太空中的“生命胚种”可以随着陨石或其他途径跌落在地球表面,即成为最初的生命起点。

51、 Rajamani,S.etal.Orig.LifeEvol.Biosph.38,57–74(2008).

52、第二个阶段,从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的,即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质,经过长期积累,相互作用,在适当条件下(如黏土的吸附作用),通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。

53、但是,在生命起源研究群体中,关于最早的自然起源生命是光能自养、还是化能自养、或是异养的问题还未达成共识。此外,生命起源的核心是建立了一套以遗传密码为核心的生化系统,因此,生命和遗传密码的起源是两个紧密联系的问题,对其中一个的了解需要对另一个的了解。

54、可以这么说,现代对生命起源的研究始于1953年。那一年,诺贝尔化学奖得主、化学家HaroldUrey的博士生StanleyL.Miller进行了迄今为止最著名的生物发生实验,改变了人们对前生命合成的看法。

55、十几年前,JimCarrey主演过一部喜剧电影《冒牌天神》(BruceAlmighty)。在剧中,不停抱怨命运不公的主角布鲁斯突然被允许做一天无所不能的“上帝”,负责管理整个世界的运行。很快,布鲁斯就被写着所有人愿望的便利贴淹没了。

56、之所以这么说,是因为多项研究表明,生命的基本化学物质需要来自太阳的紫外线辐射才能形成,而且含水的环境必须是高度浓缩的,有时候甚至要完全干燥。在实验室开展的实验中,通过小心加热简单的碳基化学物质,把它们暴露在紫外线辐射中,并间歇性地将它们烘干,Sutherland等科学家已经能生成DNA、蛋白质和细胞的其他关键组分。化学家还无法在模拟海水的环境下合成这么多不同的生物分子。

57、随着时间的推演,微球会增大,还有分裂成更多的小斑点。这种分裂还远远称不上是生命繁殖,因为其过程中缺失了最重要的DNA参与的遗传过程。但这些实验证明无机分子和简单的有机分子完全可以在适宜的环境中组成生命体需要的复杂构件。

58、那么,这些过程都发生在哪里呢?关于这个问题,领域内存在代沟。许多资深研究员都有一个深信的理论,而年轻研究员愿意相信这个问题还没有定论。

59、同时哺乳动物的大脑大小开始跟别的生物并没有什么显著的区别,但是根据地下发现的化石可以发现,它们的脑容量普遍而稳定的处于一种增长的过程。

60、 Frenkel-Pinter,M.etal.NatureCommun.11,3137(2020).

61、在对生命早期演化的研究中,长期以来隐藏着一个“先有鸡还是先有蛋”的问题。

62、1859年,随着英国生物学家查尔斯·达尔文(Charles Robert Darwin)《物种起源》的问世,生物科学发生了前所未有的大变革,也为人类揭示生命起源这一千古之谜带来了曙光。这就是现在学术界普遍接受的生命起源化学进化论。

63、20世纪60年代,苏格兰格拉斯哥大学的化学家凯恩斯史密斯在化学起源说的基础上,提出了新的起源说——泥土说,认为生命是由颗粒细小的具有特殊结构的泥土产生的。最近,美国宇航局的科学家们也发现了普通泥土中含有的能量可使无机物合成有机物,甚至可以合成生命必需的基础有机物质。这个发现无疑是对泥土说的有力支持,也解释了像氨基酸这样的生命小分子合成蛋白质这样的生命高分子时的脱水问题。应该说,这种学说比化学起源说的观点进了一大步。

64、NASA“毅力号”火星车将在火星的杰泽罗陨击坑中搜寻生命迹象。来源:ESA/FU-Berlin

65、19世纪后期,一些学者提出了生命来自宇宙的假说。认为地球上的生命是由宇宙空间的生命胚种落入地表而形成的。由于后来发现了太阳光中紫外线及宇宙射线具有扼杀生命的较强杀伤力,才使人们抛弃了对这种学说的信任。20世纪初,出现了生命起源于原始地表海洋的化学起源说,它的创始人是前苏联生物化学家奥巴林,他出版了许多论证这个学说的专著,阐述了生命由无机到有机、由简单到复杂的化学进化。美国学者米勒1953年在实验室里曾成功地以无机物和简单有机物为原料,合成了多种氨基酸等生命有机分子,后来又相继合成了复杂的生命高分子。这些都为化学起源说提供了新的证据,使许多人毫不怀疑地接受了这种观点。

66、迄今为止,我们发现了最古老的生物化石是来自澳大利亚西部,距今约三十五亿年前的岩石,这些化石类似于现在的蓝藻,它是一些原始的生命,是肉眼看不见的.它的大小只有几个微米,到几十个微米,因此我们可以说,生命起源它不晚于三十五亿年.

67、但对持怀疑态度的人来说,尽管样本所在的岩层条件优越,但污染仍会是个大问题。藿烷类化合物在地球上四处都是,在如此长久的地球历史中,我们并不能确定这些藿烷究竟是何时以何种方式到达那里的。

68、另外,有的学者还提出了微球体和脂球体等其他的一些假说,以解释有机高分子物质形成多分子体系的过程。

69、Miller对这些化合物进行了分析,发现其中含有丰富的氨基酸等物质。随后,科学家在相似的条件中创造了一系列有机分子,这些实验确凿地表明,早期地球一定富含着生命的基本分子。这类实验成功建立起了一种范式,将生命的起源追溯到这样一种“原始汤”中,仿佛就是达尔文笔下的那个“温暖的小池塘”。

70、创造论认为世界万物都是由神所创造。比如上帝、阿尔修斯。在《圣经》上说,“起初,神创造天地。

71、该理论也并非被所有人所接受。其质疑者认为,仅仅能够证明蛋白质大分子可以自然形成便宣称生命可以如此自发产生,就好比给猴子一台打印机,就宣称它可以写出一本红楼梦。

72、地球上最早的生命体就是诞生在海洋里,是原核单细胞构成的生物,也就是原核生物。 是地球上第一种诞生于35亿年前,在原始的海洋中,就是蓝藻也叫蓝细菌、蓝绿藻,也是单细胞生物,也可以说是地球上最早的生命起源。 在之后的数亿年中。

73、17世纪中叶,意大利医生雷迪用实验的方法,发现了苍蝇等生物并不是自然生成的,而是由亲代产卵所生,从而否定了自生论,建立了生源论,认为一切生物皆来自同类生物。但自生论者仍坚持原来的观点,认为苍蝇虽不能自然产生,但微生物等简单生物可以自然发生。直到1864年,法国化学家、微生物学家巴斯德的著名无菌浸液实验和鹅颈瓶实验成果问世,证实了微生物也不能自然产生的观点以后,才彻底否定了自生论,确立了生源论。但是,地球上最初的生命来自何方呢?这个问题使人联想起鸡和蛋相争的那个老掉牙的笑话。自生论与生源论同样是一个先有鸡后有蛋还是先有蛋后有鸡的问题。

74、在自然起源中,大部分与地点或代谢有关,包括了基于各种科学家自己喜欢的生物分子命名的各种各样的前生物世界。通常来说,“生命来自哪里?”与“生命是怎么来的?”并不是同样的问题。

75、 代表科学家:StanleyL.Miller etal. 

76、创造论否认一切的事物是自然形成的说法。它认为哪怕是正在呼吸的空气,也是需要被创造才得以产生。比如基督教的上帝,PM的阿尔修斯。目前人类正在面临各种自然资源枯竭,生态平衡被破坏而带来的各种灾难的情况下,对大自然的驾驭更是感到无能为力。人类无能为力的时候,还能做什么呢?唯有依靠神。这不是愚昧,而是人的本能就是这样。在《圣经》上说,“起初,神创造天地。”。

77、(b)推动了一系列的生化循环(如卡尔文循环等)和元素重组;

78、中世纪有人认为树叶落入水中变成鱼,落在地上则变成鸟等。自然发生说是19世纪前广泛流行的理论,这种学说认为,生命是从无生命物质自然发生的。如我国古代认为的“腐草化为萤”(即萤火虫是从腐草堆中产生的),腐肉生蛆等。

79、就像做一个化学实验,地球要怎样造出一个生命呢?

80、这是世界上第一个生命形式,它叫LUCA。它不仅是你我的祖先,更是世界上所有生命的起源。

81、“这种干湿循环无处不在,”如今就职于加州大学圣克鲁兹分校的Deamer说,“就和雨水从湿润的岩石上蒸发一样简单。”但是当它们应用到脂质一类的生物化学物质上时,他说,就会发生神奇的事。

82、探索生命起源的实验研究始于上世纪50年代,当时的许多研究人员都认为生命起源于海洋,源自一团被称为原始汤(primordialsoup)的碳基化学物质。

83、“水是生命之源”,这是有凭有据的。我们都知道细胞是生命的基本组成部分。那什么是细胞?细胞就是充满水溶液的小泡。许多分子是因为在水中才能重新组合的。有水才有各种化学反应。

84、 Miller,S.L.Science117,528–529(1953).

85、目前,我们已经对生命起源和早期进化的大致时间轴有了一定了解。主流学说认为,地球被认为在大约45亿年前形成,而生命很有可能起源于地球最后的主要增长阶段(约40亿年前)和最早的已知化学化石形成(约38亿年前)之间的2亿年中。

86、大约在66亿年前,银河系内发生过一次大爆炸,其碎片和散漫物质经过长时间的凝集,大约在46亿年前形成了太阳系。作为太阳系一员的地球也在46亿年前形成了。冰冷的星云物质释放出大量的引力势能,再转化为动能、热能,致使温度升高,加上地球内部元素的放射性热能也发生增温作用,故初期的地球呈熔融状态。高温的地球在旋转过程中其中的物质发生分异,重的元素下沉到中心凝聚为地核,较轻的物质构成地幔和地壳,逐渐出现了圈层结构。这个过程经过了漫长的时间,大约在38亿年前出现原始地壳,这个时间与多数月球表面的岩石年龄一致。生命的起源与演化是和宇宙的起源与演化密切相关的生命的构成元素如碳、氢、氧、氮、磷、硫等是来自“大爆炸”后元素的演化。资料表明前生物阶段的化学演化并不局限于地球,在宇宙空间中广泛地存在着化学演化的产物。在星际演化中,某些生物单分子,如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可能形成于星际尘埃或凝聚的星云中,接着在行星表面的一定条件下产生了象多肽、多聚核苷酸等生物高分子。通过若干前生物演化的过渡形式最终在地球上形成了最原始的生物系统,即具有原始细胞结构的生命。至此,生物学的演化开始,直到今天地球上产生了无数复杂的生命形式。

87、彼时就职于加州大学戴维斯分校的DavidDeamer和GailBarchfeld在1982年发表了这个方向上的一个经典实验两人的目标是研究脂质(另一类长链分子)如何自组织成包裹细胞的膜。他们先制作了囊泡:两个脂质层包裹的核心有水的球泡。随后,研究人员让囊泡干燥,让脂质重新组织成一个多层结构——就像一摞煎饼。之前浮在水中的DNA链被捕获在脂质层的当中。当研究人员再次加入水时,囊泡再次形成了,这次里面还有DNA。这是形成简单细胞的一个步骤。

88、虽然对生命的定义没有统一标准,但大部分研究人员都认同生命的构成离不开多种成分,一种是携带信息的分子,如DNA、RNA等;此外还必须有一套复制这些分子指令的方法,但复制过程可以不完美,允许出现错误,播下演化改变的种子。再者,最早的生物体必然有办法实现自我喂养和维持,或许是利用了某些蛋白酶。最后,有些东西能将这些不同的部分组合起来,让它们独立于周围环境。

89、和Deamer一样,Frenkel-Pinter也认为干湿循环十分关键。她说,干燥的环境为形成蛋白质和RNA等链状分子创造了条件。

90、创造论认为世界万物都是由神所创造。比如上帝、阿尔修斯。在《圣经》上说,“起初,神创造天地。

91、曾经一个美国的科学家米勒就做过这样一个实验,他将氢气,氨气,水蒸气放入一个没有空气下的玻璃仪器中,然后通电。模拟原始地球环境。最后竟然产生了氨基酸等有机物。因此很多科学家都接受这种生命起源说法。

92、这些生物单体进一步聚合作用变成生物聚合物。如蛋白质、多糖、核酸等。这一段过程叫做化学演化。蛋白质出现后,最简单的生命也随着诞生了。这是发生在距今大约36亿多年前的一件大事。从此,地球上就开始有生命了。

93、其他研究指向了另一个元素:光。光可能也是生命起源的一个关键部分。这是麻省总医院的合成生物学家JackSzostak的团队得出的一个结论,该团队研究的是“原细胞”(protocell),这种简易版细胞只含有少量化学物质,但可以自己生长、竞争、复制。如果这些原细胞暴露在与陆地相似的条件下,就会表现出与生命更相似的行为。Adamala参与的一项研究发现,原细胞能利用来自光的能量,以简单的繁殖形式分裂无独有偶,目前也就职于MRC分子生物学实验室的ClaudiaBonfio和她的同事在2017年证明了紫外线辐射能促进铁硫簇的合成而这对许多蛋白质都至关重要,包括电子传递链中的蛋白质,电子传递链能通过驱使能量储存分子ATP的合成,帮助为所有活细胞供能。铁硫簇遇到水就会断开,但Bonfio的团队发现,如果这些铁硫簇被3-12个氨基酸长的简单多肽包裹,它们就会更加稳定。 

94、据说,目前世界上最长的族谱是中国的《展氏族谱》,记录了至今90代人2700多年的家族传承!比孔子家谱还要早160多年。

95、原始大气在高温、紫外线以及雷电等自然条件的长期作用下,形成了许多简单的有机物,随着地球温度的逐渐降低,原始大气中的水蒸气凝结成雨降落到地面上,这些有机物随着雨水进入湖泊和河流,最终汇集到原始的海洋中。

96、到目前为止,天文学家在星际云中共发现了100多种分子,而且银河系中心附近的星云中,还发现了最简单的氨基酸——甘氨酸。

97、 Deamer,D.W.&Barchfeld,G.L.J.Mol.Evol.18,203–206(1982).

98、厄瓜多尔海岸的加拉巴戈群岛是达尔文创立进化论的地方。在这里,研究人员潜入了海底的火山缝,发现在喷出的温泉附近有大量奇异生物,大为惊讶,火山口充满了红色的多毛虫,大螃蟹以细菌为食,高热产生的化学物质则是细菌的美餐。这个奇特的海底世界不禁使人联想起,原始生命可能就诞生在海底。

99、他们认为这种推理的根本错误在于他不懂得自然界普遍存在的自组织现象(如雪花、沙丘在一定条件下自动形成某种规则的形状,这显然不是被某高级主体有意制造的,而且也不能用概率论来推断)。生命体的最根本特征是自组织的,不是被制造的。

100、他们在实验室中模拟了早期地球环境,试图用当时地球上仅有的生命要素来解开这个谜。这些要素包括水、原始蛋白质片段、RNA和脂肪酸片段等。这些要素有一部分可能来自陨石。

101、米勒本身也承认他的实验与自然界生命起源相距仍很遥远。并且现代科学发现在火星上有氧气存在却没有生命,那么米勒假设大气层中没有氧气存在故没有生命之说就不成立,因此无法证明生命起源是由单细胞进化而来的。

102、有机物是生命诞生的重要因素。关于原始地球上有机物的诞生方式,著名的“米勒实验”显示:紫外线或雷电等带来的巨大能量可能促使大气中的无机物小分子形成有机物小分子。此外,也有人认为是撞击地球的小型天体(陨石)带来了有机物。

103、但是科学家发现,某种特定的氨基酸,能够和脂肪酸细胞膜粘合在一起。在显微镜下,细胞膜在被这些氨基酸粘合后,会显得更厚、更亮。有时还会形成一种多层结构,就像洋葱一样。

104、新出现的证据让许多研究人员抛弃了生命起源于海洋的假说,反而开始关注陆地环境,特别是那些干湿交替的区域。这种观点的转变并非没有异议,但支持陆地起源说的科学家认为,这种假说解决了一个长期存在的悖论:虽然水是生命形成的关键,但水也能破坏生命的核心成分。

105、这个假说实际上把生命起源的问题推到了无边无际的宇宙中去了,同时这个假说对于“宇宙中的生命又是怎样起源”的问题,仍是无法解释的。

106、这种变异的特性如果能够适应环境而生存,它就会一代又一代地把这种变异的特性加强并成为新个体所固有的特征。生物体不断地变异,不断地遗传,年长月久,周而复始,具有新特征的新个体也就不断地出现,使生物体不断地由简单变复杂,构成了生物体的系统演化。

107、这便是水的悖论。如今,细胞通过限制水在它们内部的自由移动来解决这个问题,美国明尼苏达大学的合成生物学家KateAdamala说。出于这个原因,大众对细胞质(细胞内物质)的印象往往是错的。“教科书上告诉我们,细胞质是一个什么都能装的袋子,一切都在游来游去,”她说,“并不是这样,细胞内的所有物质都是井然有序地搭建在一团胶体中,而不是一个水袋中。”

108、第一个阶段,从无机物到有机小分子的过程。如一氧化碳、二氧化碳、水、氢气、氨气、甲烷等,这些东西合成为有机小分子,像氨基酸、嘌呤、核苷酸、高能化合物等物质。因为生命的起源是从无机界到有机界,这个过程无论在什么地方,如海底、热泉,或者太空中,都是必不可少的。

109、观察结果显示,在水中,脂肪酸能够自我组合成细胞膜,形成一种类似于装满水的气球的结构。这种结构是不稳定的。假如水中有盐或带电分子,它们就很容易瓦解。

110、如我国古代认为的“腐草化为萤”(即萤火虫是从腐草堆中产生的),腐肉生蛆等。在西方,亚里士多德(公元前384~公元前322年)就是一个自然发生论者。有的人还通过“实验”证明,将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中,静置于暗处,21天后就会产生老鼠,并且让他惊讶的是,这种“自然”发生的老鼠竟和常见的老鼠完全相同。

111、一种可能的情况是,火星只迈出了形成生命的最初几个化学步骤,但没有一直发展下去。如果这样的话,我们找到的可能不是生命的化石,而是生命前化石。

112、在过去的半个多世纪里,有关生命起源的研究蓬勃发展。但科学的进程从来不是直线发展的,其中有一些关键发现突破了我们的认知,也有一些发现颠覆了以往的观点,但它们的共同之处在于,它们都让我们越来越靠近生命的开端。

113、自上世纪80年代以来一直受到推崇的另一个海洋起源说是地质学家MichaelRussell提出的,他之前是美国加州喷气推进实验室的独立研究员。Russell认为生命起源于海底热液喷口,那里有从底下地质构造中渗出的热碱水。热水遇到岩石后会产生化学能量,这种能量首先会驱动简单的代谢循环,之后便开始形成并利用RNA一类的化学物质。

114、    于是有人提出一种理论,认为地球生命的种子很可能来自太空。但在太空非常寒冷的条件下,要让无机物通过化学反应变成有机物,并不容易。其中不可缺少的条件就是必须有辐射的参与,这其中就包括宇宙射线。

115、为此,本人“地外天使”只能将最新的突破性研究成果,用简单图表来说明一下生命的起源从哪里来与开始和形成的基本演化框架。植物形成的基本框架是:海洋中衍生的单细胞群体→单细胞聚集同体共生形成的多细胞初级生物体→海洋中的原生物→静态环境生存的原生物→自养光合作用形成的叶绿体和功能完善→藻类初植物→简单植物→草类植物→花类植物→种子类植物→现代大型植物。

116、在上世纪50年代开展的实验中,StanleyMiller用简单的成分创造出了氨基酸。来源:Bettmann/Getty

117、在2008年的一项研究中,Deamer和他的团队将核苷酸和脂质与水混合,再让它们经历干湿循环。当脂质形成层状物时,核苷酸连接成了类似RNA的链——如果没有额外帮助,这种反应在水中是无法完成的

118、这里的观点是,每次出现湿循环,较弱的分子或是那些无法与他者结合来保护自己的分子,就会被摧毁。Bonfio和她的团队在今年的一项研究中证明了这一点他们尝试将简单的脂肪酸转换成类似现代细胞膜中发现的复杂脂质。研究团队制作了脂质混合物,并发现简单的脂质会被水摧毁,而更大更复杂的脂质会集聚起来。“到了一定时候,这些脂质会多到可以形成膜。”她说。换言之,可能存在一个黄金水量:不会多到生物分子被太快摧毁,也不会少到没有任何改变发生。

119、之后,Sutherland的团队证明,利用相同的起子化学物质,只要经过细微的差异化处理,也能产生蛋白质和脂质的前体研究团队认为,如果含有氰化盐的水被太阳烘干,也可能发生这些化学反应,留下一层干的氰化物,这些物质可能又受到了地热活动的加热。过去一年里,Sutherland的团队已经利用阳光的能量和一些高度浓缩的同类化学物质生成了DNA的构成单元——这在之前被认为是不可能的

120、米勒实验有很多种形式,根据原料的不同和环境模拟的差异,也会产生不同的产物。在有些实验中,氨基酸甚至聚集在一起形成了蛋白质斑点。研究人员称之为类蛋白质微球,小分子可以通过微球的边界进入内部,在其中形成更加复杂的分子。而这些复杂分子都不能再次穿过微球的表面回到环境中。

121、    按照科学家的研究,氧气并不具备这样的能力,地球生命的起源,很可能是另一种元素发挥了关键的作用,这就是铁元素。铁元素在生命构成中,似乎很不起眼,但是铁元素却是蛋白质新陈代谢中不过缺少的一环,铁元素也参与到了DBA的形成过程中,科学家估计,地球诞生之后,天上的陨石带来了大量的铁资源,铁元素是当时的原始海洋的重要成分,地球早期出现的单细胞生物,它们的生存其实很依赖铁元素。

122、但如今有许多科学家指出,这种假说存在一个根本性问题:构成生命的基础分子会在水中分解。因为无论是蛋白质还是DNA和RNA这类核酸,它们的连接都很脆弱。蛋白质由氨基酸链组成,核酸由核苷酸链组成。如果将这些链放入水中,水会攻击并最终破坏这些连接。在碳化学中,“水就是敌人,必须严格回避,”已故生物化学家RobertShapiro在他1986年的《起源》(Origins)一书中写道。这本书就批判了原始海洋论的假说

123、地球生命起源于哪里,是来自宇宙还是地表?这是难于在近期取得明确结论的问题。尽管化学起源说在众多假说中占有优势,但宇宙空间中的有机分子、陨石中有机分子的发现及其他许多可以表明宇宙生命物质存在的迹象,也都需要地表化学起源说作出合理的解释。

124、对于这个问题,以目前的科技还不能证明生命的诞生起源于哪里,有人认为生命是起源于地球,经过时间的演变才形成了生命。而也有一些人认为是指有陨石、彗星等天外物体从太空携带进来的。

125、我们的地球每天接收数吨来自地外的宇宙物质,大部分进入大气层后化为灰烬,但是大的陨石会冲进大气层砸到地球上。科学家已经在一些碳质球粒状陨石中发现有丰富的生命物质,其中就有氨基酸。

126、创造论的质疑者认为神造说的根源是类比于人的制造能力,以及对概率论的错误应用。比如某宗教徒用手表自我形成的概率为零必然有造表者来证明人是被创造的。

127、这些有机物随着降雨过程一同进入海洋并不断累积。氨基酸、糖类、核酸碱基等低分子有机物具有易相互结合的特性。

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